为什么nginx性能比apache性能好

为什么nginx性能比apache性能好

• nginx用的相对于c++更底层的c编写,有一定原因
• 两种webserver的设计和定位的不同。
• nginx自身定位为一个轻量级webserver，高级功能依赖于配置和加载模块组建。而apache自身功能强大，自身设计也是追求强大的稳定性。
• 同时最核心原因是二者网络IO处理的方式，nginx是异步非阻塞，而apache是同步阻塞，这也是保障了nginx高性能和apache高稳定性的原因。

主要区别就是网络模型不同

apache->select
nginx->epoll (主要用这个)

简介

select，epoll都是IO多路复用的机制。I/O多路复用就通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。但select，epoll本质上都是同步I/O，因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，也就是说这个读写过程是阻塞的

• I/O模式

1、阻塞 I/O：(Linux下的I/O操作默认是阻塞I/O)
2、非阻塞 I/O：(可以通过fcntl或者open时使用O_NONBLOCK参数，将fd设置为非阻塞的I/O)
3、I/O 多路复用：(I/O多路复用，通常需要非阻塞I/O配合使用)
4、信号驱动 I/O
5、异步 I/O

• select缺点：
  1、每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大
  2、每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大
  3、select支持的文件描述符数量太小了，默认是1024
• epoll
  epoll是对select的改进，可以避免上述的三个缺点，我们先看一下epoll和select的调用接口上的不同。
  select只提供了一个函数select，epoll提供了三个函数

epoll_create：创建一个epoll句柄
epoll_ctl：注册要监听的事件类型
epoll_wait：等待事件的产生

对于1：epoll的解决方案在epoll_ctl函数中。每次注册新的事件到epoll句柄中时（在epoll_ctl中指定EPOLL_CTL_ADD），会把所有的fd拷贝进内核，而不是在epoll_wait的时候重复拷贝，epoll保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。

对于2：epoll的解决方案不像select那样每次都把current轮流加入fd对应的设备等待队列中，而只在epoll_ctl时把current挂一遍（这一遍必不可少）并为每个fd指定一个回调函数，当设备就绪，唤醒等待队列上的等待者时，就会调用这个回调函数，而这个回调函数会把就绪的fd加入一个就绪链表）。epoll_wait的工作实际上就是在这个就绪链表中查看有没有就绪的fd（利用schedule_timeout()实现睡一会，判断一会的效果，和select实现是类似的）。

对于3：epoll没有这个限制，它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于2048，举个例子，在1GB内存的机器上大约是10万左右，具体数目可以cat /proc/sys/fs/file-max察看，一般来说这个数目和系统内存关系很大。

• epoll的优点

1、监视的描述符数量不受限制，select的最大缺点就是进程打开的fd是有数量限制的。这对于连接数量比较大的服务器来说根本不能满足。虽然也可以选择多进程的解决方案，不过虽然linux上面创建进程的代价比较小，但仍旧是不可忽视的，加上进程间数据同步远比不上线程间同步的高效，所以也不是一种完美的方案。

2、IO的效率不会随着监视fd的数量的增长而下降。epoll不同于select轮询的方式，而是通过每个fd定义的回调函数来实现的，只有就绪的fd才会执行回调函数。

3、支持电平触发和边沿触发（只告诉进程哪些文件描述符刚刚变为就绪状态，它只说一遍，如果我们没有采取行动，那么它将不会再次告知，这种方式称为边缘触发）两种方式，理论上边缘触发的性能要更高一些，但是代码实现相当复杂。

总结:

1. select实现需要自己不断轮询所有fd集合，直到设备就绪，期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll其实也需要调用epoll_wait不断轮询就绪链表，期间也可能多次睡眠和唤醒交替，但是它是设备就绪时，调用回调函数，把就绪fd放入就绪链表中，并唤醒在epoll_wait中进入睡眠的进程。虽然都要睡眠和交替，但是select和poll在“醒着”的时候要遍历整个fd集合，而epoll在“醒着”的时候只要判断一下就绪链表是否为空就行了，这节省了大量的CPU时间。这就是回调机制带来的性能提升。

2. select每次调用都要把fd集合从用户态往内核态拷贝一次，并且要把current往设备等待队列中挂一次，而epoll只要一次拷贝，而且把current往等待队列上挂也只挂一次（在epoll_wait的开始，注意这里的等待队列并不是设备等待队列，只是一个epoll内部定义的等待队列）。这也能节省不少的开销。

3. 在 select中，进程只有在调用一定的方法后，内核才对所有监视的文件描述符进行扫描，而epoll事先通过epoll_ctl()来注册一 个文件描述符，一旦基于某个文件描述符就绪时，内核会采用类似callback的回调机制，迅速激活这个文件描述符，当进程调用epoll_wait() 时便得到通知。

4. mmap加速内核与用户空间的信息传递。epoll是通过内核于用户空间mmap同一块内存，避免了无畏的内存拷贝。

所以吗，效率就看出来了，不过nginx在稳定性上比apache要差